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Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung, insbesondere einen Durchflusszähler, zur Erfassung einer Messgröße, umfassend eine Steuereinrichtung, durch die Messdaten über wenigstens einen Sensor der Messeinrichtung erfassbar sind und eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einer externen Einrichtung, wobei die Kommunikationsschnittstelle in einem ersten Betriebsmodus der Messeinrichtung periodisch oder dauerhaft überprüft, ob eine Kommunikationsanfrage einer externen Einrichtung erfasst wird. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Messeinrichtung.
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Durchflusszähler, beispielsweise Wärme- oder Kältezähler, die anhand eines Temperaturunterschieds und einer Durchflussmenge eine bereitgestellte Wärme- bzw. Kältemenge zählen, und andere Messeinrichtungen können Kommunikationsschnittstellen aufweisen, um mit externen Einrichtungen zu kommunizieren. Dies kann beispielsweise dazu dienen, mit einer tragbaren Kommunikationseinrichtung eines Ablesers, eines Technikers oder eines Nutzers der Messeinrichtung zu kommunizieren. Beispielsweise kann eine Kommunikation mit einem Mobiltelefon, einem Tablet oder einer Spezialhardware möglich sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann beispielsweise dazu dienen, Messdaten aus der Messeinrichtung auszulesen, die Konfiguration der Messeinrichtung zu ändern und/oder Software auf die Messeinrichtung zu laden, beispielsweise um ein Softwareupdate durchzuführen. Es ist hierbei vorteilhaft, wenn die Kommunikationsschnittstelle eine Drahtloskommunikation ermöglicht und dennoch relativ hohe Datenraten bereitstellen kann.
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Eine Möglichkeit, eine solche Kommunikationsschnittstelle zu implementieren ist es, in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle 250 ms, zu prüfen, ob eine Kommunikationsanfrage von einer externen Einrichtung bereitsteht. Hierzu kann beispielsweise für eine Infrarotkommunikation ein Infrarotsensor aktiviert werden und/oder es kann ein Infrarotsender aktiviert werden, um aktiv das Vorhandensein einer externen Einrichtung abzufragen.
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Viele Messeinrichtungen, insbesondere Durchflusszähler, werden ohne separate Stromversorgung betrieben, so dass sie beispielsweise auf eine Stromversorgung durch Batterien oder interne Generatoren angewiesen sind. Es ist daher wesentlich, einen möglichst geringen Energieverbrauch durch die Messeinrichtung zu erreichen, um eine möglichst lange Batterielaufzeit zu ermöglichen bzw. bereits durch Generieren von geringen Energiemengen einen Betrieb der Messeinrichtung zu ermöglichen.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Energieverbrauch einer Messeinrichtung zu reduzieren.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass in einem zweiten Betriebsmodus der Messeinrichtung die Kommunikationsschnittstelle deaktiviert ist und die Steuereinrichtung zur Erfassung der Messdaten betrieben wird, wobei die Messeinrichtung ein Bedienmittel aufweist, durch das eine Bedieneingabe eines Nutzers erfassbar ist, wobei die Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, bei einer Erfassung der Bedieneingabe während des Betriebs der Messeinrichtung im zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus zu schalten.
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Die Messeinrichtung kann insbesondere im normalen Messbetrieb in dem zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Hierdurch kann ein Gesamtstromverbrauch der Messeinrichtung erheblich gesenkt werden. Beispielsweise ist es möglich, einen Wärmezähler derart zu implementieren, dass sein Gesamtstromverbrauch mit aktiver Kommunikationsschnittstelle, also im ersten Betriebsmodus, ungefähr 0,01 mAh ist. Wird eine Kommunikationsschnittstelle nach dem IrDA-Standard zur Infrarotkommunikation genutzt, können bei dem eingangs genannten Abtastintervall für Kommunikationsanfragen von 250 ms ungefähr 0,004 mAh Energieverbrauch erwartet werden. Wir die Kommunikationsschnittstelle somit im zweiten Betriebsmodus deaktiviert, kann hiermit eine Stromeinsparung von ca. 40 % erreicht werden. Wie bereits erläutert, erfolgt eine Kommunikation typischerweise mit mobilen Einrichtungen, die durch den Nutzer bei sich getragen werden. Da beispielsweise für eine Infrarotkommunikation ohnehin eine Sichtverbindung zwischen externer Einrichtung und Kommunikationsschnittstelle erforderlich ist, ist die Betätigung des Bedienmittels, beispielsweise eines einfachen Tasters, durch den Nutzer mit vernachlässigbarem zusätzlichen Zeitaufwand und im Wesentlichen ohne Komforteinbuße möglich.
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Die Messeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls seit der Erfassung der Bedieneingabe oder seit dem Wechsel in den ersten Betriebsmodus automatisch in den zweiten Betriebsmodus zu schalten. Dies kann insbesondere nur dann erfolgen, wenn eine Zusatzbedingung erfüllt ist, also beispielsweise innerhalb des Zeitintervalls oder eines weiteren Zeitintervalls keine Kommunikationsanfrage empfangen wurde bzw. eine laufende Kommunikation mit einer externen Einrichtung abgeschlossen ist. Beispielsweise kann bei jeder Erfassung der Bedieneingabe für 20 Sekunden, 1 Minute oder mehrere Minuten in den ersten Betriebsmodus geschaltet werden. In diesem Zeitintervall ist eine erforderliche Kommunikation typischerweise abgeschlossen. Da jedoch beim typischen Betrieb einer Messeinrichtung ein erheblich größeres Zeitintervall zwischen zwei Ablese-, Konfigurations- bzw. Updatevorgängen vergeht, resultiert eine erhebliche Energieeinsparung.
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Der automatische Wechsel in den zweiten Betriebsmodus kann insbesondere nur dann erfolgen, wenn eine entsprechende Konfiguration der Messeinrichtung, beispielsweise durch Schalten eines insbesondere internen Schalters, Verbinden oder Trennen einer Löt- oder Steckbrücke, eine Menükonfiguration oder Ähnliches, erfolgt ist. Dies kann beispielsweise dazu dienen, die Messeinrichtung zunächst, beispielsweise während einer herstellerseitigen Konfiguration und/oder Prüfung, durchgehend mit aktiver Kommunikationsschnittstelle zu betreiben und erst anschließend das automatische Wechseln in den zweiten Betriebsmodus zu aktivieren. Es ist auch möglich, dass Messeinrichtungen, die den beschriebenen zweiten Betriebsmodus bzw. den beschriebenen automatischen Wechsel in den zweiten Betriebsmodus nicht nutzen, zunächst auf gleiche Weise hergestellt werden wie Messeinrichtungen, die diese Merkmale aufweisen. Durch die vorangehend beschriebene Konfiguration können Messeinrichtungen, die den zweiten Betriebsmodus nutzen sollen bzw. den automatischen Wechsel unterstützen sollen, entsprechend eingestellt werden. Bei Messeinrichtungen, bei denen der zweite Betriebsmodus nicht genutzt werden soll, kann zudem auf den Verbau des Bedienmittels verzichtet werden. Dies ermöglicht eine bedarfsgerechte Bereitstellung der beschriebenen zusätzlichen Energiesparfunktionen.
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In dem zweiten Betriebsmodus kann die Kommunikationsschnittstelle insbesondere stromlos geschaltet werden. Hierdurch kann eine besonders hohe Energieersparnis erreicht werden. Es ist jedoch auch möglich, nur einzelne Komponenten, die besonders viel Strom verbrauchen, also beispielsweise ein Infrarotsender oder Infrarotempfänger, stromlos zu schalten bzw. in einen Energiesparzustand zu versetzen, wenn die Messeinrichtung im zweiten Betriebsmodus betrieben wird.
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Die Kommunikationsschnittstelle kann eine Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation mit einer externen Einrichtung sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann insbesondere eine Infrarot- Kommunikationsschnittstelle sein. Beispielsweise kann die Kommunikationsschnittstelle nach dem IrDA (Infrared Data Association)-Standard kommunizieren.
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Das Bedienmittel kann ein Taster oder ein optischer Näherungssensor sein. Der Taster kann insbesondere ein mechanischer Taster sein, der bei einer Betätigung einen oder mehrere elektrische Kontakte schließt, wodurch die Tasterbetätigung erkannt werden kann. Taster bzw. optische Näherungssensoren ermöglichen eine schnelle und einfache Eingabe der Bedieneingabe und somit ein schnelles und einfaches Aktivieren der Kommunikationsschnittstelle durch einen Nutzer.
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Die Messeinrichtung kann ein Ultraschall-Durchflusszähler, insbesondere ein Ultraschall-Wärmezähler sein. Derartige Messeinrichtungen erfordern eine relativ geringe Strommenge für Messvorgänge und werden typischerweise ohne direkte Stromnetzverbindung betrieben. Da zudem eine Kommunikation zu externen Einrichtungen, insbesondere über eine schnelle Schnittstelle, relativ selten erforderlich ist, kann mit dem beschriebenen Vorgehen eine besonders hohe Energieeinsparung erreicht werden.
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Neben der erfindungsgemäßen Messeinrichtung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Messeinrichtung, insbesondere eines Durchflusszählers, wobei in einem zweiten Betriebsmodus der Messeinrichtung über wenigstens einen Sensor der Messeinrichtung Messdaten und über ein Bedienmittel der Messeinrichtung eine Bedieneingabe eines Nutzers erfasst werden und eine Kommunikationsschnittstelle der Messeinrichtung zur Kommunikation mit einer externen Einrichtung inaktiv ist, wobei ausschließlich bei Erfüllung einer Aktivierungsbedingung, deren Erfüllung von der Bedieneingabe abhängt, die Messeinrichtung in einen ersten Betriebsmodus geschaltet wird, in dem durch die Kommunikationsschnittstelle periodisch oder dauerhaft überprüft wird, ob eine Kommunikationsanfrage einer externen Einrichtung erfasst wird. Das Verfahren kann mit den zur erfindungsgemäßen Messeinrichtung erläuterten Merkmalen weitergebildet werden und umgekehrt. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Messeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein bzw. das erfindungsgemäße Verfahren kann beim Betrieb der erfindungsgemäßen Messeinrichtung durchgeführt werden.
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Die Messeinrichtung kann nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls seit der Erfassung der Bedieneingabe oder seit dem Wechsel in den ersten Betriebsmodus automatisch in den zweiten Betriebsmodus zurückgeschaltet werden.
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In einem dritten Betriebsmodus der Messeinrichtung, der insbesondere im Rahmen der Herstellung der Messeinrichtung und/oder einer herstellerseitigen Konfiguration der Messeinrichtung verwendet wird, kann die Kommunikationsschnittstelle dauerhaft betrieben werden, bis die Messeinrichtung durch eine Veränderung der Konfiguration der Messeinrichtung oder eine weitere Bedieneingabe an dem oder einem weiteren Bedienmittel in den ersten oder zweiten Betriebsmodus geschaltet wird. Hierdurch kann insbesondere verhindert werden, dass im Rahmen des Herstellungsprozesses, wenn potentiell häufiger eine Kommunikation, beispielsweise zu Testzwecken, Konfigurationszwecken oder zum Aufspielen von Software, erforderlich ist, manuell oder über eine Aktorik jeweils das Bedienmittel bedient werden muss. Stattdessen können zunächst alle diese Prozesse durchgeführt werden und erst anschließend kann in den ersten bzw. zweiten Betriebsmodus gewechselt werden, wobei vorzugsweise der vorangehend beschriebene automatische Wechsel von dem ersten in den zweiten Betriebsmodus ermöglicht, dass eine hohe Energieeinsparung erreicht wird.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen und der zugehörigen Zeichnung. Die Figur zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung, durch die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert wird.
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Die Figur zeigt eine Messeinrichtung 1 zur Erfassung einer Messgröße. Bei der Messeinrichtung 1 handelt es sich um einen Durchfluss- bzw. Wärmezähler, der an einem Messrohr 2 angeordnet ist, um einen Durchfluss eines Fluids bzw. eine von dem Fluid transportierte Wärmemenge zu erfassen. Durch eine Steuereinrichtung 3 der Messeinrichtung können über mehrere Sensoren 4, 5, 6 Messwerte erfasst werden. Die Sensoren 4, 5 sind Ultraschallwandler, die zur Anregung von Druckschwingungen im Fluid angesteuert werden bzw. von denen diese Druckschwingungen betreffende Messwerte erfasst werden. Hierdurch kann eine Laufzeitdifferenz zwischen der Laufzeit von einer durch einen der Ultraschallwandler angeregten durch das Fluid geführten Welle zu dem anderen Ultraschallwandler und einer in die umgekehrte Richtung geführten Welle erfasst und hierdurch durch die Steuereinrichtung 3 eine Durchflussgeschwindigkeit bzw. -menge ermittelt werden. Der Sensor 6 ist ein Temperatursensor, der die Temperatur des Fluids erfassen kann. Durch einen weiteren, nicht gezeigten Temperatursensor kann beispielsweise eine Temperatur des Fluids nach einer Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme erfasst werden. Aus dem erfassten Temperaturunterschied und dem Durchfluss kann eine Wärmemenge bestimmt werden. Entsprechende Durchfluss- bzw. Wärmezähler sind prinzipiell im Stand der Technik bekannt und sollen nicht detailliert erläutert werden.
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Über eine Kommunikationsschnittstelle 7 der Messeinrichtung 1 ist ein Datenaustausch mit einer externen Einrichtung 8, beispielsweise einem Smartphone, möglich. Dies kann beispielsweise dazu dienen, Messdaten an einen Ableser oder einen anderen Nutzer der Messeinrichtung 1 bereitzustellen. Alternativ oder ergänzend kann die Kommunikationsschnittstelle 7 dazu genutzt werden, die Messeinrichtung 1 bzw. ihre Steuereinrichtung 3 zu konfigurieren, beispielsweise um eine Kalibration durchzuführen, Verbrauchskosten festzulegen oder Ähnliches. Ergänzend oder alternativ kann die Kommunikationsschnittstelle auch dazu genutzt werden, um Software auf die Steuereinrichtung 3 aufzuspielen, um beispielsweise ein Softwareupdate durchzuführen.
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Die Kommunikationsschnittstelle 7 ist vorzugsweise eine Infrarotschnittstelle zur Drahtloskommunikation nach dem IrDA-Standard. Hierbei kann beispielsweise alle 250 ms abgefragt werden, ob eine Kommunikationsanfrage der externen Einrichtung 8 erfasst wird. Hierdurch wird eine komfortabel nutzbare und schnelle Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt. Nachteilig ist hierbei zunächst, dass der Betriebs der Kommunikationsschnittstelle 7 relativ energieintensiv ist. Daher wird im normalen Messbetrieb die Kommunikationsschnittstelle 7 nur dann aktiviert, wenn die Messeinrichtung in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird. Üblicherweise, insbesondere nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls nach Wechsel in den ersten Betriebsmodus bzw. nach Abschluss der Kommunikation mit der externen Einrichtung 8, wird die Messeinrichtung automatisch in einen zweiten Betriebsmodus geschaltet, in dem die Kommunikationsschnittstelle deaktiviert ist, wobei die Steuereinrichtung 3 weiterhin zur Erfassung der Messdaten betrieben wird.
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Soll eine erneute Kommunikation mit einer externen Einrichtung 8 erfolgen, kann ein Nutzer das Bedienmittel 9, beispielsweise einen Taster oder einen optischen Näherungssensor, betätigen, wonach die Messeinrichtung 1 zurück in den ersten Betriebsmodus geschaltet wird. Hierdurch ist eine Kommunikation mit der Messeinrichtung 1 weiterhin im Wesentlichen ohne Zeit- oder Komfortverlust für den Nutzer möglich, wobei, da eine solche Kommunikation typischerweise in relativ großen Zeitabständen erfolgt, eine erhebliche Energieeinsparung erreicht werden kann.
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In dem zweiten Betriebsmodus kann die Kommunikationsschnittstelle 7 insbesondere vollständig stromlos geschaltet werden. Alternativ wäre es beispielsweise möglich, nur einzelne Komponenten, beispielsweise einen Infrarotsender und/oder -empfänger, stromlos zu schalten oder in einen Stromsparmodus zu versetzen.
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Es ist möglich, dass im Rahmen der Herstellung der Messeinrichtung 1 oder einer anfänglichen Kommunikation relativ häufig eine Nutzung der Kommunikationsschnittstelle 7 gewünscht ist. Insbesondere, wenn dies innerhalb von automatisierten Prozessen erfolgen soll, wäre es hierbei unter Umständen nachteilig, wenn jeweils das Bedienmittel betätigt werden müsste, beispielsweise durch eine elektromechanische Einrichtung. Es ist daher möglich, dass die Messeinrichtung 1 zunächst in einem dritten Betriebsmodus betrieben wird, in dem die Kommunikationsschnittstelle 7 dauerhaft aktiv ist. Nach Abschluss der Herstellung bzw. der herstellerseitigen Konfiguration bzw. Kalibrierung und/oder von Testvorgängen kann die Konfiguration der Messeinrichtung 1, beispielsweise durch eine menügeführtes Bediensystem, einen internen Schalter oder ein Trennen oder Verbinden einer Draht- oder Lötbrücke derart verändert werden, dass die vorangehende erläuterte automatische Deaktivierung der Kommunikationsschnittstelle 7 erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messeinrichtung
- 2
- Messrohr
- 3
- Steuereinrichtung
- 4
- Sensor
- 5
- Sensor
- 6
- Sensor
- 7
- Kommunikationsschnittstelle
- 8
- externe Einrichtung
- 9
- Bedienmittel
